基于ARM的两主一备备自投终端的设计

摘要

本文主要研究了“智能配电监控终端”的开发中的“AI-2000-RAP-I两主一备备自投终端”。“AI-2000-RAP-I两主一备备自投终端”整体采用模块化设计思想，主要由电力采集与计能模块、开关量信息采集与控制模块、键控及显示模块三个部分组成。其中，电力采集计能模块采用电压、电流互感器完成用电信息的采集，用ATT7022B计能芯片实现电能信息计算和处理；开关量信号采集与控制模块选用ARM7TDMI-S TM CPU的微控制器LPC2132FBD64，并结合光耦器、译码器、继电器等器件完成现场开关量的采集和控制；键控及显示模块来实现终端的键盘操作及显示功能。主程序、中断、SPI串口通信、UART串口通信和功能投放等用C语言完成。终端集测量、控制、显示等功能于一体，具有测量信号多、精度高、显示直观、高性价比等特点。特别是为终端设计了自动投放程序，使其具备在两个主电源发生故障时，备用电源具有自动投放功能。“AI-2000-RAP-I两主一备备自投终端”交用户使用3个月运行良好，性能稳定。

目录

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英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2配电自动化系统的发展现状

1.3论文课题来源、意义及主要工作

1.3.1课题来源

1.3.2课题意义

1.3.3课题主要研究工作

第二章 备自投终端的概述

2.1终端的功能分类

2.2 RAP备自投终端的相关电气规范

2.2.1终端的相关标准

2.2.2终端的技术规范

2.2.3终端的设置值说明

2.2.4功能列表

2.3终端的自投功能

第三章 ATT7022B芯片及计能原理

3.1三相电原理

3.1.1三相电路

3.1.2三相电路两种基本接法

3.2 ATT7022B计能芯片

3.2.1功能简介

3.2.2 ATT7022B外观及内部框图

3.2.3 ATT7022B的电源监控电路

3.2.4 ATT7022B的SPI串行口及典型应用

3.2.5 ATT7022B中ADC及实现方法

3.3信号的采集与处理方法

3.3.1信号的离散化与处理

3.3.2电压、电流有效值及相位的测量

3.3.3无功功率的测量

3.3.4无功能量的测量

3.3.5有功功率的测量

3.3.6有功能量的测量

3.3.7视在功率的测量

3.3.8视在能量测量

3.3.9功率因数的测量

3.3.10基波谐波测量功能

第四章 终端与上位机的通信

4.1通用串行接口技术

4.1.1 RS-232标准

4.1.2 RS422标准

4.1.3 RS485串行接口标准

4.1.4本设计中RS485相关概念

4.2 Modbus通信协议概述

4.2.1 Modbus通信模块结构

4.2.2 ModBus协议传输模式

第五章 终端的硬件设计

5.1终端的总体电路结构

5.2微控制器型号的选择

5.2.1含ARM7TDMI-S内核的微控制器LPC2132FBD64

5.2.2微控制器LPC213X功能框图

5.2.3微控制器LPC2132管脚配置

5.3开关量采集控制模块设计

5.3.1终端主控模块框架

5.3.2电源接口电路

5.3.3晶振电路

5.3.4 RTC中断控制电路

5.3.5复位电路

5.3.6 JTAG接口电路

5.3.7开关量输入、输出电路

5.3.8数据储存单元

5.3.9蜂鸣器电路

5.3.10 UART串行通信接口电路

5.3.11温度传感电路

5.3.12 RS485的通信指示电路

5.4电力信号采集模块及ATT7022B外围电路

5.4.1终端底层互感电路

5.4.2脉冲信号提示、输出电路

5.4.3 SPI串口电路

5.5终端显控模块电路

5.5.1 LCD显示电路

5.5.2键控电路

5.6本章小结

第六章 智能终端的软件设计与上位机连接

6.1终端集成开发工具

6.2终端软件的设计思路及方法

6.2.1设计思路

6.2.2设计方法

6.3菜单显示说明

6.4上位机界面

6.5本章小结

结束语

致谢

参考文献

研究生在读期间研究成果

附录